毕业设计（论文）带电电缆用接收电路设计和实现.doc

摘 要在市政建设中、管线改造、架空线落地等与埋地电缆有关的工程中，正确识别埋地带电电缆线路具有重要意义，若带电电缆识别的有误，会停电的重大事故，甚至直接影响到人身安全。地埋带电电缆识别要解决识别信号的耦合与拾取，50HZ干扰影响识别等问题。针对城市地埋电缆中多数为10KV的带有钢铠的动力电缆的特点，根据微弱信号检测中的相关检测理论，采用相关检测中的同步检波技术，设计了25HZ识别信号和20KHZ同步信号叠加的自同步式带电电缆识别系统。克服了识别信号小和50HZ干扰的难题。设计了具有带50HZ陷波的25HZ放大的低频通道，设计了20KHZ放大和锁相环解码的同步信号通道，最后通过单片机技术，实现识别信号的同步检波，达到了埋地电缆的带电识别目的。关键词：带电电缆 识别 接收 AbstractIn the municipal building, pipeline reconstruction, such as overhead lines and buried cables landing on the project, correctly identify electrical cable lines buried area is important, if charged incorrectly identified cable will power a major accident, or even a direct impact on personal safety.Underground electric cables to solve the identification signals identify the coupling with the pick, 50HZ interference identification and other issues.For most of the city buried cable with a steel armor for the 10KV power cable characteristics, weak signal detection based on correlation detection theory, correlation detection of synchronous detection technology, is designed 25HZ 20KHZ identification signal and sync signal superimposed self-synchronous electric cable identification systems. Identification signal to overcome the interference problems of small and 50HZDesigned with a notch with the 25HZ 50HZ low-frequency amplification channels, phase-locked loop design 20KHZ amplification and synchronization of decoding the signal path, and finally through the microcontroller technology, identify the synchronous detection signal, to live to buy the cable identification purposes.Keywords: Electric cable Identification Receive 目录第一章绪论11.1课题的研究背景11.2 带电电缆基本结构21.3带电电缆分类21.4 带电电缆识别的理论基础41.5带电电缆识别方式51.6本章小结6第二章LM358器件简介72.1 LM358概况132.2 LM358器件的特性错误！未定义书签。2.3 LM358应用电路错误！未定义书签。2.4 本章小结错误！未定义书签。第三章 模拟电感错误！未定义书签。3.1模拟电感简述错误！未定义书签。3.2本章小结错误！未定义书签。第四章LM567214.1 LM567简介214.2 LM567管脚功能描述214.3 LM567电气参数224.4 LM567在带电电缆设计当中的实际电路224.5 LM567的工作原理及波形图22第五章89c2051单片机255.1 89c2051单片机简介255.1.1引脚255.1.2电源265.1.3存储器275.1.4内部I/O控制275.1.5程序保密285.2软硬件的开发285.3性能价格比285.3.1 与80C31系统相比较285.3.2 与PIC单片机比较285.4应用及特点295.5单片机在设计电路中的作用29第六章CD4053B316.1 CD4053B概况316.2 CD4053B特点336.3 CD4053在设计电路中的作用及波形图336.4应用35第七章 微弱信号检测77.1微弱信号检测的发展与现状77.2 微弱信号检测的不同方法77.3 锁相放大器97.3.1锁相放大器概况97.3.2锁相放大器的基本结构97.3.3锁相放大器的特点97.3.4锁相放大器的工作原理107.3.5锁相放大器的各点波形图117.3.6锁相放大器的用途13第八章 带电电缆识别电路设计388.1 带电电缆用接收电路设计的电路图388.2实物图39致 谢40参考文献41第一章绪论1.1课题的研究背景带电电缆的使用至今已有百余年历史。1879年，美国发明家T.A.爱迪生在铜棒上包绕黄麻并将其穿入铁管内，然后填充沥青混合物制成电缆。他将此电缆敷设于纽约，开创了地下输电。次年，英国人卡伦德发明沥青浸渍纸绝缘电力电缆。1889年，英国人S.Z.费兰梯在伦敦与德特福德之间敷设了10千伏油浸纸绝缘电缆。1908年，英国建成20千伏电缆网。电力电缆得到越来越广的应用。1911年，德国敷设成60千伏高压电缆，开始了高压电缆的发展。1913年，德国人M.霍希施泰特研制成分相屏蔽电缆,改善了电缆内部电场分布,消除了绝缘表面的正切应力，成为电力电缆发展中的里程碑。1952年，瑞典在北部发电厂敷设了380千伏超高压电缆,实现了超高压电缆的应用。到80年代已制成1100千伏、1200千伏的特高压电力电缆。带电电缆（power cable），用于传输和分配电能的电缆。常用于城市地下电网、发电站的引出线路、工矿企业的内部供电及过江、过海的水下输电线。在电力线路中，电缆所占的比重正逐渐增加。带电电缆是在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品，其中包括1-500KV以及以上各种电压等级，各种绝缘的电力电缆。带电电缆识别，用于识别正在运行的地埋电缆，以克服施工现场经常发生的因试扎错误或锯错电缆所造成的重大停电事故或人身安全事故，保障施工安全，大大提高施工、维修效率，保障工农业生产及人民生活正常进行。这也是本文研究的重点。地埋电缆带电识别的困难：普通的电缆识别，是在停止运行的电缆端点施加特殊的识别用电流信号，用卡钳（电流互感器）在电缆上拾取这一电流信号，从而识别出该电缆。1、在城市的地埋动力电缆中，多数为10KV的带有钢铠的动力电缆，当这些电缆正在运行时，担负着供电的重要任务，不能因为需要识别而中断其运行。正在运行的电缆识别的第一个困难是如何把特殊的识别信号施加在正在运行的电缆上去。一般采用电流卡钳把识别信号耦合上去，识别卡钳有N匝作为初级，次级是1匝的电缆，由于在电缆上感应的耦合电流是靠两端接地的钢铠和大地形成回路的，其回路中的地电阻对耦合系数影响很大，在电缆上耦合的识别电流比较小。2、正在运行的电缆其中有一定的50HZ动力供电电流，这个50HZ电流可能比在电缆上耦合的识别电流大的多。3、如果在识别中采用高频信号避开50HZ动力供电干扰，要考虑带电电缆是为50HZ低频供电设计，电缆的对地电容对高频吸收较大；好要考虑如新的路灯是电子镇流器，会产生较强的高频干扰。1.2 带电电缆基本结构带电电缆的基本结构由线芯（导体）、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成。 (1)线芯 线芯是带电电缆的导电部分，用来输送电能，是带电电缆的主要部分。 (2)绝缘层 绝缘层是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能输送，是带电电缆结构中不可缺少的组成部分。 (3)屏蔽层 15KV及以上的带电电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。 (4)保护层 保护层的作用是保护带电电缆免受外界杂质和水分的侵入，以及防止外力直接损坏电力电缆。1.3带电电缆分类带电电缆按绝缘材料可分为油浸纸绝缘带电电缆、塑料绝缘带电电缆、橡皮绝缘带电电缆。按电压等级可分为中、低压电力电缆（35千伏及以下）、高压电缆 (110千伏以上)、超高压电缆（275800千伏）以及特高压电缆（1000千伏及以上）。此外，还可按电流制分为交流电缆和直流电缆。 按绝缘材料可分为油浸纸绝缘带电电缆 以油浸纸作绝缘的带电电缆。其应用历史最长。它安全可靠，使用寿命长，价格低廉。主要缺点是敷设受落差限制。自从开发出不滴流浸纸绝缘后，解决了落差限制问题，使油浸纸绝缘电缆得以继续广泛应用。 塑料绝缘带电电缆 绝缘层为挤压塑料的带电电缆。常用的塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯。塑料电缆结构简单,制造加工方便，重量轻，敷设安装方便,不受敷设落差限制。因此广泛应用作中低压电缆，并有取代粘性浸渍油纸电缆的趋势。其最大缺点是存在树枝化击穿现象，这限制了它在更高电压的使用。聚氯乙烯电力电缆价格低,使用广泛，但介质损耗大,一般用于工作电压10千伏以下的系统。聚乙烯带电电缆电性优良，可用于较高电压系统。但工作温度低(仅为70左右)，耐电晕性能差。若采用适当配方可使工作温度提高至80，并抑制树枝化击穿。目前已制成的聚乙烯带电电缆其工作电压达285千伏。交联聚乙烯带电电缆是将挤压聚乙烯绝缘层经过交联工艺过程，聚乙烯分子从线型分子变为网状结构分子。交联聚乙烯电缆工作温度可提高到90130，电压已达400千伏，机械强度也相应提高。中国已能生产110千伏交联聚乙烯电缆。110千伏以下等级交联聚乙烯带电电缆已有取代油浸纸绝缘带电电缆的趋势。 橡皮绝缘带电电缆 绝缘层为橡胶加上各种配合剂，经过充分混炼后挤包在导电线心上，经过加温硫化而成。它柔软，富有弹性，适合于移动频繁、敷设弯曲半径小的场合。因此经常作为矿用电缆、船用电缆以及采掘机械、X光机上用电缆。其结构特点是线心用多根较细单丝绞合,绞合节距较小。常用作绝缘的胶料有天然胶-丁苯胶混合物，乙丙胶、丁基胶等。 按电压等级可分为 低压电缆：适用于固定敷设在交流50Hz，额定电压3kv及以下的输配电线路上作输送电能用。 使用特性：电缆导体的最高额定温度为90。 短路时（最长持续时间不超过5秒）电缆导体的最高温度不超过250。 中低压电缆：（一般指及以下）：聚氯乙烯绝缘电缆，聚乙烯绝缘电缆，交联聚乙烯绝缘电缆等。 高压电缆：（一般为及以上）：聚乙烯电缆和交联聚乙烯绝缘电缆等。 超高压电缆：（275800千伏）。 特高压电缆：（1000千伏及以上）。 代表型vv22 vv32系列；yjv32 yjv22系列 其中包括阻燃，耐火型电力电缆执行标准:GB/T 12706-2002(等效采用IEC502),阻燃 电缆、耐火电缆还符合IE332-3,IEC331,亦可按用户所需的技术需求生产。1.4 带电电缆识别的理论基础为了可靠准确地识别电缆，需要给被识别电缆加一特殊的信号，该信号要被专用接收机接收，利用这一特性便能识别出要找的电缆。 该仪器按下述原理工作： 接收机的任务是探测流过电缆电流方向以及它的大小。为达到这一目的，电流传感器被用作传感器，它带有一放大器并串联在电路中，传感器钳住被测电缆，电流流过电缆产生的磁场在传感器的线圈中感应出电压，该电压极性由电流方向和传感器线圈的方向决定。为了得到明显有电流方向的电压极性，对一束电缆中所有电缆进行测试都采取相同正确的方向。传感器线圈中感应的电压在表头中显示出来，如果传感器按上述方式连接，指针摆动方向可显示电流方向，即只有电流流出的这根电缆指针向一边偏，这根就是要找的电缆。所有其它电缆只流过返回电流，指针向另一边偏、或无脉动电流，指针不偏转。接收机上的放大调节器可调整信号强度。1.5带电电缆识别方式电缆识别在电缆施工及维护工作中有重要意义。本节将简单介绍一下带电电缆识别的控制策略。整体方案：根据微弱信号检测理论中的同步检波技术，同步检波不但具有从强干扰中提取弱信号的功能，还可以识别交流电流的方向。在微弱信号检测的同步检波的幅频特性知，同步检波对偶数倍频率有极好的抗干扰特性，电缆识别信号频率选择25HZ，用来抵抗强大的50HZ干扰。同步检波需要一个和电缆识别信号同步的方波实现同步检波。由于电缆识别是在相隔数百米甚至数千米的发射源和接收的之间的异地进行，如何在相距数千米的异地之间获得同步信号，是同步检波的一个大困难，由于电缆识别信号频率选择25HZ，对同步的要求在毫秒级就可以了，但是要在测试的几个小时内实现毫秒级的“同时”，经分析和调研，方案有这么几种：1 同步时钟方案：采用两个准确度高的晶体振荡，在测试前 “对准”两个时钟，然后开始测量，要保证在测试的几个小时内保持两个时钟“同步”。这个方案成本太高。2 用无线发射、接收传递同步信号方案：在发射端产生25HZ电缆识别信号的同时用无线信道发射同步信号，异地的识别接收机，在用卡钳接收电缆的25HZ识别信号的同时，用无线信道接收来自空中的同步信号。3 两个GPS 秒脉冲同步方案：在发射端和接收端各设一个全球卫星定位接收机GPS，利用GPS中的秒脉冲信号实现同步。发射方在GPS的秒脉冲到来时发射25HZ电缆识别信号，接收方在秒脉冲到来时同步接收。这个方案国外一种电缆识别仪采用，其缺点在于有些地方没有GPS信号，比如在隧道中要识别的电缆。4 识别信号叠加同步信号方案发射机发射25HZ识别信号的每个周期的过0点，发射2毫秒的20KHZ高频同步信号。接收机分设两个通道，低频通道接收25HZ识别信号，高频通道接收20KHZ同步信号，用锁相环LM567对高频信号解码，解出同步信号，经单片机处理后产生同步检波用的同步方波。这个方案成本低，应用方便。1.6本章小结本章是该课题的理论基础。在本章中，首先介绍了带电电缆识别的背景、基本结构、分类以及它的理论依据。其次，介绍了实现的方法和电路中用到的各部分模块，从而达到用接收电路对带电电缆识别进行识别的目的。第二章 微弱信号检测2.1微弱信号检测的发展与现状信号处理是一门起源于十七和十八世纪的数学学科。随着科学技术的发展，尤其是计算机技术的发展，促进了信号处理的飞速发展，在科学技术的各个领域发挥出重要的作用.在雷达，语音处理，数学通信，医学，地震学等众多领域中显示出不可或缺的地位。最近几十年来，信号处理综合了系统理论，统计学，数值分析，计算机科学和大规模集成电路等众多领域的科学成果，独立的形成一门具有普遍意义的学科。微弱信号检测是信号处理的重要组成部分。它运用电子学、信息论和物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特点和相关性，检测被噪声淹没的微弱信号。在检测系统、图像传输和通信设备中出现噪声时，仪器的精度、稳定性及重复性就明显降低，由于噪声电报误码率增高，使通信无法正常进行，雷达无法跟踪目标，在电视荧光屏上呈现一片“雪花”，图像模糊不清。2.2 微弱信号检测的不同方法微弱信号检测方法：(1)生物芯片扫描微弱信号检测方法微弱信号检测是生物芯片扫描仪的重要组成部分，也是生物芯片技术前进过程中面临的主要困难之一，特别是在高精度快速扫描中，其检测灵敏度及响应速度对整个扫描仪的性能将产生重大影响。 随着生物芯片制造技术的蓬勃发展，与之相应的信号检测方法大也迅速发展起来。根据生物芯片相对激光器及探测器是否移动来对生物芯片进行扫读，有扫描检测和固定监测之分。扫描检测法是将激光器及共聚焦显微镜固定，生物芯片置于承片台上并随着承片台在X方向正反线扫描和r方向进向前运动，通过光电倍增检测激发荧光并收集数据对芯片进行分析。激光共聚焦生物芯片扫描仪就是这种检测方法的典型应用，这种检测方法灵敏度高，缺点是扫描时间较长。(2)锁相放大器微弱信号检测常规的微弱信号检测方法根据信号本身的特点不同，一般有三条途径：一是降低传感器与放大器的固有噪声，尽量提高其信噪比；二是研制适合微弱检测原理并能满足特殊需要的器件（如锁相放大器）；三是利用微弱信号检测技术，通过各种手段提取信号，锁相放大器由于具有中频率稳定，通频带窄，品质因数高等优点得到广泛应用。常用的模拟锁相放大器虽然速度快，但是参数稳定性和灵活性差，而且在于微处理器通信时需要转换电路；传统数字锁相放大器一般使用高速APDC对信号进行高速采样，然后使用比较复杂的算法进行所想运算，这对微处理器的速度要求很高。现在提出的新型锁相检测电路是模拟和数字处理方法的有机结合，这种电路将待测信号和参考信号相乘的结果通过高精度型APDC采用，采用率不高，因此对处理器的运算能力和速度要求不高，算法和电路更加简单。（3）微弱振动信号的谐波小波频域提取对于振动信号的检测与识别，已经对基于傅里叶变换的方法进行了若干研究，在稳态信号的检测方面取得了满足的结果，但对瞬态突变信号、伴有强噪声的信号的检测与识别并不理想。研究表明，小波分析可以成功地进行非平稳信号、带有强噪声的信号等的分析与检测。但是，常用的基于二进的小波具有明显的局限性，而且在频域具有明显的移相特性。常用的某些二进小波不具有明显的表达式，只能给出滤波器系数的数值，对于信号的细节分析和频域分析不方便。（4）基于噪声和混沌振子的微弱信号检测传统的信号检测方法是采用线性滤波的方法来提取信号，在背景噪声较强的情况下，此方法一般会失效。而在机械工程、自动化、通讯、电子对抗等领域，常常需要判断特定规律的微弱信号是否存在。因此，一项迫切的任务是寻找新的检测方法。有混沌理论知道：一类混沌系统在一定条件下对小信号具有敏感性的同时对噪声具有免疫力，因此使得它在信号检测中非常具有潜力。由非线性理论知道：对于一个非线性系统，当其敏感参数在一定范围存在摄动时，将引起其周期解发生本质变化。由此可以设想：利用非线性系统的周期解所发生的本质变化来检测微弱信号。（5）取样积分器取样积分器是一种微弱信号检测系统。它在原理上很古老的，它利用周期性信号的重复特性，在每个周期内对信号的一部分取样一次，然后经过积分器算出平均值，于是各个周期内取样平均信号的总体便展现了待测信号的真是波形。因为信号提取（取样）是经过多次重复的，而噪声多次重复的统计平均值为零，所以可大大提高洗澡比，再现被噪声淹没的信号波形。2.3 锁相放大器2.3.1锁相放大器概况锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器。它利用和被测信号有相同频率和相位关系的参考信号作为比较基准，只对被测信号本身和那些与参考信号同频（或者倍频）、同相的噪声分量有响应。因此，能大幅度抑制无用噪声，改善检测信噪比。此外，锁相放大器有很高的检测灵敏度，信号处理比较简单，是弱光信号检测的一种有效方法。2.3.2锁相放大器的基本结构输入待测信号，经放大和带通滤波后与参考信号共同输入乘法器得到的结果再通过低通 滤波器滤波后输出。2.3.3锁相放大器的特点用调制器将直流或渐变信号调制，进行交流放大，可以避免噪声的不利影响；利用相敏检测器实现对调制信号的解调，同时检测频率和相位，噪声与信号同频又同相的概率很小；利用低通滤波器来抑制噪声，低通滤波器的频带可以做的较窄，而且其频带宽度不受调制频率的影响，稳定性也大大地提高。2.3.4锁相放大器的工作原理 LPF 低通滤波器 乘法运算 Sin( C cos（ Sin Cos（-cosLPF X(t) up(t) uo (t)PSD信号通道输入信号 参考通道 参考输入 锁相放大器实际上是一个模拟的傅立叶变换器，锁相放大器的输出是一个直流电压，正比于是输入信号中某一特定频率（参数输入频率）的信号幅值。而输入信号中的其他频率成分将不能对输出电压构成任何贡献。 两个正弦信号，频率都为1Hz，有90度相位差，用乘法器相乘得到的结果是一个有直流偏量的正弦信号。 如果是一个1Hz和一个1.1Hz的信号相乘，用乘法器相乘得到的结果是轮廓为正弦的调制信号，直流偏量为0。 只有与参考信号频率完全一致的信号才能在乘法器输出端得到直流偏量，其他信号在输出端都是交流信号。如果在乘法器的输出端加一个低通滤波器，那么所有的交流信号分量全部被滤掉，剩下的直流分量就只是正比于输入信号中的特定频率的信号分量的幅值。2.3.5锁相放大器的各点波形图US US t tUL UL t t UC UC t tUD UD t t锁相放大器的输出Vo=Vi cos是检测信号与参考信号的相位角偶次分量的测量 利用锁相环产生两倍频的参考信号方波只有奇次谐波，但如灯泡的光的频率是驱动信号频率的两倍。用锁相环产生倍频是载波恢复电路的一个重要组成单元。利用锁相环可以解决50HZ信号的干扰。锁相放大器在该课题的实际电路波形图V 测量信号 t V 参考信号 + + + t- - - V 经低通后的输出 (平均电压) t V 0 t V 0 t V 平均电压 0 t 2.3.6锁相放大器的用途主要用于检测信噪比很低的微弱信号。即使有用的信号被淹没在噪声信号里面，即使噪声信号比有用的信号大很多，只要知道有用的信号的频率值，就能准确地测量出这个信号的幅值。第三章50HZ陷波器和25HZ带通放大器3.1 双T带阻滤波电路双T带阻滤波电路，它是由无源低通电路（两个R和2C）和高通电路（两个C和R/2）并联组成。所以，从组成上看，是一个二阶压控电压源型有源带阻滤波电路。其次，定性分析电路的工作情况。当很小时，2C接近于开路，电压直接通过两个R加入运放，此时电压增益最大。RC双T选频电路选频性能比较好，在实际中得到广泛应用下图为RC双T电路的构成。该电路如图所示。双T型选频网络由两个T型网络并联组成，在实际使用时，为了便于调整及对元件进行选择，常采用对称的双T型网络。即为，。3.2 50HZ陷波器3.2.1设计的目的及意义由于我国采用的是50hz频率的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处理和分析时，常会存在50hz的工频干扰，对我们的信号处理造成很大干扰，于是我本次已滤除50hz工频产生的干扰为例，对陷波器进行电路设计，原理分析及multisim仿真。3.2.2 设计原理陷波器主体包括三部分内容：选频部分、放大器部分、反馈部分。设计时采用双T型带阻滤波器为基础并加入压控反馈得到.此陷波器具有良好的选频特性和比较高的Q值，下图为陷波器的原理图根据图1所示，对于A点求节点电流方程（1）有： （1）同样，对于B点求节点电流方程（2）有： （2）同样，对于C点有节点电流方程（3）： (3)式中，。由上述的（1）、（2）、（3）式可以得到此电路的传输函数为此时令得其中。当时=0，此时能滤除的频率，而对于其他频率，约为1，能很好的使其他频率的信号通过。令=0.707得到两个截止频率为：此时可以得到陷波器的带宽BW和其Q值则只要我们取m值接近1时，就能得到窄带滤波效果和高Q值，使陷波器的性能达到最佳。3.2.3 50HZ陷波器的设计电路3.2.4陷波器的工作仿真用EWB仿真软件得到的的双T仿真图得到的幅频特性图示波器显示此时的陷波器电路能很好的抑制50hz的工频信号，波特图示仪显示陷波器中心频率为49.77HZ，并以-71.35dB衰减，由此说明本次设计的滤波器为窄带滤波器，有很高的Q值，能准确的对50HZ的干扰信号进行滤除。3.3模拟电感所谓模拟电感器，就是将电路中每个电感用一个综合电路来代替，这个理论使电感元件在电路中实现微型化、片型化和集成化。电子学的近代趋势是减小电路的尺寸，而在集成电路中要减小电阻和电容器 的尺寸是比较简单的，至于无源电感器，体积庞大，不利于集成。这是因为半导体内得不到电磁效应，而半导体又是集成电路的主要材料，因此组成铁芯的磁物质和组成电感绕组的导线必须沉积在半导体的表面上，这种结构只能得到很低的电感量；再者电感器的尺寸与品质因数也有很大的关系，尺寸越小其品质因数也越小，因而微小的电感通常是不能应用的。基于上述原因，为了在电路中消除电感，可以用有源器件来模拟电感。图1为设计电路中的模拟电感电路，它是由三个电阻、一个电容、一个集成运算放大器组成。图1从图1可以列出以下方程式Rs=200,R=200k,C=1I=U因为<<1，故=Rs（1+） =Rs+ =r+r=Rs,L=cRRs例Rs=200，Rs=200k，C=1则L=200200K=40H为了让25HZ信号得到增益，所以设计双T电路和模拟电感电路结合的方法达到目的。下图为用EWB仿真软件得到的幅频特性图为根据仿真得到的幅频特性图，可以清晰看到25HZ的信号有个向上的增益。根据模拟电感得到的等效LC并联谐振图仿真得到的幅频特性图通过EWB仿真软件的研究发现，模拟电感可以代替实际中的电感，基于模拟电感的设计电路不仅不影响设计电路的本身特性，而且具有体积小、便于集成的特点。因此，他具有非常广泛的应用前景。 第四章LM5674.1 LM567简介567为通用音调译码器，当输入信号于通带内时提供饱和晶体管对地开关，电路由I与Q检波器构成，由电压控制振荡器驱动振荡器确定译码器中心频率。用外接元件独立设定中心频率带宽和输出延迟。此音调解码块包含一个稳定的锁相环路和一个晶体管开关，当在此集成块的输入端加上所先定的音频时，即可产生一个接地方波。此音频解码器可以解码各种频率的音调。例如检测电话的按键音等。此音频解码器还可以用在BB机、频率监视器和控制器、精密振荡器和遥测解码器中。下图为LM567的引脚图LM567的基本工作状况有如一个低压电源开关，当其接收到一个位于所选定的窄频带内的输入音调时，开关就接通。换句话说LM567可做精密的音调控制开关。4.2 LM567管脚功能描述、脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。脚所接电容的容量应至少是脚电容的2倍。脚是输入端，要求输入信号25mV。、脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2，f21/1.1RC。脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mA。4.3 LM567电气参数 LM567的工作电压为4.759V，工作频率从直流到500kHz，静态工作电流约8mA。4.4 LM567在带电电缆设计当中的实际电路4.5 LM567的工作原理及波形图用于500KHz以下的选频。适当选用R、C，确定所需的中心频率。当输入信号频率等于该中心频率时，输出有效低电平。 25HZ 20KHZ 25HZ 40ms 第五章89c2051单片机5.1 89c2051单片机简介89C2051是由ATMEL公司推出的一种小型单片机。95年出现在中国市场。其主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，可以很快被中国广大用户接受，其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易。5.1.1引脚 89C2051共有20条引脚，详见图1.从图中可见，2051继承了8031最重要脚：P1口共8脚，准双向端口。P3.0P3.6共7脚，准双向端口，并且保留了全部的P3的第二功能，如P3.0、P3.1的串行通讯功能，P3.2、P3.3的中断输入功能，P3.4、P3.5的定时器输入功能。在引脚的驱动能力上面，89C2051具有很强的下拉能力，P1,P3口的下拉能力均可达到20mA.相比之下，89C51/87C51的端口下拉能力每脚最大为15mA。但是限定9脚电流之和小于71mA.这样，引脚的平均电流只9mA。89C2051驱动能力的增强，使得它可以直接驱动LED数码管。为了增加对模拟量的输入功能，2051在内部构造了一个模拟信号比较器，其输入端连到P1.0和P1.1口，比较结果存入P3.6对应寄存器，（P3.6在2051外部无引脚），原理见图2。对于一些不大复杂的控制电路我们就可以增加少量元件来实现，例如，对温度的控制，过压的控制等。图3为测量示意图。其中，R用于测量门限的调节，IN端接输入模拟信号5.1.2电源89C2051有很宽的工作电源电压，可为2.76V,当工作在3V时，电流相当于6V工作时的1/4。89C2051工作于12Hz时，动态电流为5.5mA，空闲态为1mA,掉电态仅为20nA。这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。 5.1.3存储器89C2051片内含有2k字节的Flash程序存储器，128字节的片内RAM,与80C31内部完全类似。由于2051内部设计全静态工作，所以允许工作的时钟为020MHz,也就是说，允许在低速工作时，不破坏RAM内容。相比之下，一般8031对最低工作时钟限制为3.5MHz，因为其内部的RAM是动态刷新的。89C2051不允许构造外部总线来扩充程序/数据存储器，所以它也不需要ALEPSEN、RD、WR一类的引脚。5.1.4内部I/O控制89C2051在内部I/O控制上继承了MCS51的特性：5路2级优待中断，串等口，2路定时器/计数器，内部组成参见图4。89c2051内部组成图5.1.5程序保密89C2051设计有2个程序保密位，保密位1被编程之后，程序存储器不能再被编程除非做一次擦除，保密位2被编程之后，程序不能被读出。5.2软硬件的开发89C2051可以采用下面2种方法开发应用系统。（1）由于89C2051内部程序存贮器为Flash，所以修改它内部的程序十分方便快捷，只要配备一个可以编程89C2051的编程器即可。调试人员可以采用程序编辑-编译-固化-插到电路板中试验这样反复循环的方法，对于熟练的MCS-51程序员来说，这种调试方法并不十分困难。当做这种调试不能够了解片内RAM的内容和程序的走向等有关信息。（2）将普通8031/80C31仿真器的仿真插头中P1.